JP4657285B2 - 可変中心距離のローラーレベラー - Google Patents

Description

本発明は、金属ストリップを平坦化するための無張力レベラー、およびこのレベラーを用いる平坦化方法に関する。

金属ストリップまたはプレートは、その長さ全体にわたって均一な寸法を与えるために、熱間圧延および冷間圧延などの様々な操作を受ける。したがって、理論的に圧延された金属ストリップは任意の点で一定の厚さおよび一定の幅を有する。

しかし、圧延操作は欠陥のないストリップを得るには不十分である。これは、端部または中心の波打ちなどの非可展性の平坦性欠陥、および／またはカールやクラウン、すなわちそれぞれストリップの長さまたは幅のいずれかに沿うカールなどの可展性の欠陥を呈するからである。

これらの平坦性欠陥はストリップを複数ロールレベラーで平坦化することによって修正することができる。それらのレベラーは、２個の重なり合うカセットからなり、各々、一定の直径の、互いにオフセットし、ストリップの経路の上下に交互に配置された、いくつかのモータ駆動ロールを支持する。この種のレベラーは、ロールの数、ロールの直径、心間距離、および配置に関して、ストリップの平坦化が十分達成され、ストリップの厚さが画定された範囲内に入るように構成される。

従来のレベラーにおいて、ロールの心間距離は一定であり、心間距離に対するロール直径の比が約０．９から約０．９５であるように設定される。しかし、この種のレベラーにおいて、平坦化力とモーメントは大きい。それらを低減するために、製造者達は、心間距離に対するロール直径の比が約０．７０から約０．８０であるように、全ての心間距離を増加させたレベラーを開発した。しかしこれは、ストリップの厚さに関して、特に薄いストリップにおいて、レベラーの全域でもはや非可展性の欠陥を修正することができない。

また、製造者達はいくつかのロールを削減し、例えば９個のロールから５個へ変更することを提案した。しかし、有用なロールの数が低減されると、レベラー内の塑性変形の程度が急激に変化し、可展性の欠陥を制御することが困難になる。

したがって、本発明の目的は、レベラー全域において良好な平坦性修正を維持し、カールおよびクラウンを制御可能にしながら、従来のレベラーに比べて平坦化力とモーメントが低減されたレベラーを提案することである。

この目的のため、本発明の主題は金属ストリップを平坦化するための無張力レベラーであり、入り口と出口を有し、ｎ＋１個のロールを含み、互いにオフセットしてストリップの経路の上下に交互に配置された各々一定半径Ｒの少なくともｎ／２個の電動ロールを支持する２個の重なり合うカセットを含む種類であり、一方のカセットの各ロールの軸は、他方のカセットの直後のロールの軸から心間距離Ｅ_ｋで離間され、
ｋが２から４のとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝Ｒ／Ｅ_１であり、
ｋがｎ−３からｎのとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝Ｒ／Ｅ_ｎおよびＲ／Ｅ_ｎ＜Ｒ／Ｅ_１であり、
ｋが５からｎ−１のとき、Ｒ／Ｅ_ｎ≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦Ｒ／Ｅ_１およびＲ／Ｅ_ｋ≦Ｒ／Ｅ_ｋ＋１であり、
このレベラーは、心間距離Ｅ_ｋを調節する手段を任意選択的に含む。

本発明によるレベラーは、さらに以下の特徴を有することができる。
・ｎ≧８、
・平坦化されるストリップの厚さが０．５ｍｍから３ｍｍのとき、１４≦ｎ≦２２であり、
・平坦化されるストリップの厚さが３ｍｍから１５ｍｍのとき、１０≦ｎ≦１６であり、
・ｋが１からｘのとき、０．９０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．９５、ｋがｘ＋１からｎのとき、０．７０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．８０であり、
・ｋが１からｘのとき、０．９０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．９５であり、心間距離Ｅ_ｘの１つは、（５≦ｘ≦ｎ−４）として、０．８０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．９０であり、ｋがｘ＋１からｎのとき、０．７０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．８０であり、
・ｋが１からｘのとき、０．９０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．９５であり、心間距離Ｅｘの１つは、（５≦ｘ≦ｎ−４）として、０．８０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．９０および０．７５≦Ｒ／Ｅ_ｘ＋１≦０．８５であり、ｋがｘ＋２からｎのとき、０．７０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．８０である。

また、本発明の主題は、金属ストリップ、特に鋼ストリップを平坦化する方法であり、このレベラーは少なくとも６０％、最大９０％の塑性変形度で用いられる。

理解されるように、本発明はレベラーを提案することからなり、レベラーの入り口から出発して少なくとも最初の５個のロールは従来のレベラーと同一の半径／心間距離比を有し、レベラーの入り口からの少なくとも最後の５個のロールは従来のカール除去機に近い半径／心間距離比を有し、レベラーの中間ロール間の心間距離を増加させることが有利である。

本発明の特徴と利点は、例示に限定されることなく、添付の図面を参照して行われる以下の説明によって、より明らかになるであろう。

図１は、２個の重なり合うカセット２、３を含むレベラー１を概略的に示し、各々のカセットは、一定半径Ｒの電動ロール４、４’を支持する。金属ストリップ５を平坦化するために、このストリップ５はロール４、４’を走間し、レベラー１へのストリップ５の入り口に一致するレベラー入り口と、レベラー１からのストリップ５の出口に一致するレベラー出口は、このように画定される。ロール４、４’は互いに他に対してオフセットするように配置され、金属ストリップ５の経路の上下に交互に配置される。ストリップ５を正しく平坦化するために、各カセット２、３はロール４、４’の少なくともｎ／２個を支持しなければならず、さらに正確には、ｎ＋１個のロール４、４’を含むレベラー１については、下部カセット２は（ｎ／２）＋１個のロール４を含み、上部カセット３はｎ／２個のロール４’を含む。所与のカセット２、３の各ロール４、４’の軸は、他方のカセットの直後のロール４、４’の軸から心間距離Ｅ_ｋで離間され、これは変化することができる。

カールのない平坦化されたストリップ５を得るために、レベラー１の出口側に配置された下部カセット２のロール４と上部カセット３のロール４’の間の間隙を設定すること、すなわちレベラー１の入り口クランピングと出口クランピングを設定することが必要である。平坦化されるストリップ５の種類に応じた設定に適合するように、心間距離Ｅ_ｋは調節手段（示されない）を用いて変化させることができる。

本発明者らは、レベラーの入り口から少なくとも最初の５個のロール間の半径／心間距離比が従来のレベラーの半径／心間距離比に一致するレベラーにおいて、レベラーの入り口から５番目のロールから出発して、ロールの半径／心間距離比を約０．８の値に下げることによって、平坦化力およびモーメントが、調節を行った種類に応じて５％から２５％低下できることを示した。

したがって、レベラーの入り口から最初の５個のロールについて、すなわち、ｋが２から４で変化するとき、Ｒ／Ｅ_ｋ比はＲ／Ｅ_１比に等しく、Ｅ_１はレベラーの入り口から最初のロールとレベラーの入り口から２番目のロールの間の心間距離に一致し、Ｒ／Ｅ_１は境界値を含んで０．９０から０．９５であり、この値は従来のレベラーの半径／心間距離比に一致する。

レベラーの入り口から最後の５個のロールについて、すなわち、ｋがｎ−３からｎで変化するとき、Ｒ／Ｅ_ｋ比はＲ／Ｅ_ｎ比に等しく、Ｅ_ｎはレベラーの入り口から最後のロールとレベラーの入り口から終わりから２番目のロール間の心間距離に一致し、Ｒ／Ｅ_ｎは境界値を含んで０．７０から０．８０であり、この値は従来のカール除去機の半径／心間距離比に一致する。

したがって、本発明によるレベラーにおいて、Ｒ／Ｅ_１の比は常にＲ／Ｅ_ｎ比よりも大きいことは明らかである。さらに、入り口から５番目のロールとレベラーの入り口から（ｎ−１）番目のロールの間、すなわちｋが５からｎ−１で変化するとき、以下の関係が成り立つことが推奨される。
Ｒ／Ｅ_ｎ≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦Ｒ／Ｅ_１、およびＲ／Ｅ_ｋ≦Ｒ／Ｅ_ｋ＋１

これらの条件は、ロールにかかる力を低減し、平坦化に必要なモーメントを低減することを可能にする。したがって、平坦化に関して同じ結果を得るためには、本発明によるレベラーの力は従来のレベラーの力よりも１５％から２０％低くなるであろう。

さらに、本発明者らは、本発明によるレベラーを用いて、同じ数のロールを有する従来のレベラーよりも動作点の数が増加することを観察した。レベラーの動作点の数は、レベラーを離れる際にカールがなくクラウンのないストリップを得るように、レベラーに加えられる調節によって決定される。したがって、所与のレベラーの動作点の数が多いほど調節に関する制約が少ない。したがって、これは、本発明によるレベラーの調節に要する時間を短縮することができるので、追加の利点である。

ストリップの非可展性の平坦性欠陥を適切に修正するためには、レベラーの入り口から少なくとも最初の５個のロールについて、Ｒ／Ｅ_ｋ比がロール間の心間距離を設定する精度内でＲ／Ｅ_１比に等しいことが重要である。

非可展性欠陥と可展性欠陥の両方を適切に修正するために、レベラーは９個より多いロールを含む、すなわち、ｎは８以上であることが好ましい。これは、９個のロールよりも少ないと、展開可能欠陥を制御することが困難になり、金属ストリップに残留クラウンと残留カールが残るからである。

調節を容易に行い金属ストリップの全ての平坦性欠陥を０．７ｍｍから３ｍｍの範囲の厚さ内で適切に修正するために、レベラーは１５ロールから２３ロール（境界値を含む）を含む、すなわち１４≦ｎ≦２２であることが有利である。

金属ストリップが３ｍｍから１５ｍｍの範囲の厚さを有するとき、レベラーは１１個から１７個のロールを含む、すなわち１０≦ｎ≦１６であることが有利である。

平坦性欠陥分析の品質および平坦化力とモーメントの所望の低減に応じて、本発明者らは、ここで説明する様々な種類のレベラーを開発した。

本発明の第１実施形態によれば、レベラーは２つのゾーンに分割される。したがって、第１ゾーンはレベラーの入り口から最初のロールとレベラーの入り口から（ｘ＋１）番目のロールの間にあり、すなわちｋが１からｘに変化するとき、少なくともレベラーの入り口から５番目のロールまでの範囲である。この第１ゾーンにおいて、半径／心間距離比Ｒ／Ｅ_ｋは一定であり、０．９０から０．９５（境界値を含む）の間である。第２ゾーンはレベラーの入り口から（ｘ＋１）番目のロールとレベラーの入り口から最後のロール、（ｎ＋１）番目のロールの間にある、すなわちｋがｘ＋１からｎに変化するとき、レベラーの入り口から少なくとも（ｎ−３）番目のロールから出発する。このゾーンにおいて、半径／心間距離比Ｒ／Ｅ_ｋは一定であり、０．７０から０．８０（境界値を含む）の間である。

本発明の第２実施形態によれば、レベラーは３つのゾーンに分割される。第１ゾーンは、第１実施形態のように、レベラーの入り口から最初のロールとレベラーの入り口から（ｘ＋１）番目のロールの間にあり、すなわちｋが１からｘに変化するとき、少なくともレベラーの入り口から５番目のロールまで展延する。このゾーンにおいて、半径／心間距離比Ｒ／Ｅ_ｋは一定であり、０．９０から０．９５（境界値を含む）の間である。次に、第２ゾーンにおいて、Ｒ／Ｅ_ｘと呼ばれる半径／心間距離比のひとつは０．８０から０．９０（境界値を含む）である。この第２ゾーンはレベラーの入り口から５番目のロールとレベラーの入り口から（ｎ−４）番目のロールの間にあり、すなわち、ｘが５からｎ−４に変化するときである。最後に、第３ゾーンは入り口から（ｘ＋１）番目のロールとレベラーの最後のロール（（ｎ＋１）番目のロール）の間にあり、すなわち、ｋがｘ＋１からｎに変化するときである。この第３ゾーンにおいて、半径／心間距離比Ｒ／Ｅ_ｋは一定であり、０．７０から０．８０（境界値を含む）である。

本発明の第３実施形態によれば、レベラーは再び３つのゾーンに分割される。第１ゾーンは、前の実施形態のように、レベラーの入り口から最初のロールとレベラーの入り口から（ｘ＋１）番目のロールの間にあり、すなわちｋが１からｘに変化するとき、少なくともレベラーの入り口から５番目のロールまで展延する。このゾーンにおいて、半径／心間距離比Ｒ／Ｅ_ｋは０．９０から０．９５（境界値を含む）である。次に、第２ゾーンにおいて、Ｒ／Ｅ_ｋと呼ばれる半径／心間距離比のひとつは０．８０から０．９０（境界値を含む）であり、半径／心間距離比Ｒ／Ｅ_ｘ＋１は０．７５から０．８５（境界値を含む）である。この第２ゾーンはレベラーの入り口から５番目のロールとレベラーの入り口から（ｎ−４）番目のロールの間にあり、すなわちｘが５からｎ−４に変化するときである。最後に、第３ゾーンはレベラーの入り口から（ｘ＋２）番目のロールとレベラーの最後のロール（（ｎ＋１）番目のロール）の間にあり、すなわちｋがｘ＋２からｎに変化するときである。この第３ゾーンにおいて、半径／心間距離比Ｒ／Ｅ_ｋは一定であり、０．７０から０．８０（境界値を含む）である。

また、本発明は金属ストリップを平坦化する方法に関し、上述のレベラーの１種は少なくとも６０％、最大９０％の塑性変形度で用いられる。

金属ストリップの塑性変形度は、全厚さに対する金属ストリップの塑性変形した厚さで定義される。

したがって、塑性変形度が６０％未満であれば、もはやストリップの平坦性欠陥を救済することはできない。しかし、この塑性変形の程度が９０％よりも大きければ、金属ストリップは平坦化することが困難になり、この場合ストリップの平坦度欠陥を救済することも困難である。

平坦化すべき金属ストリップは、例えば亜鉛系の金属コーティング、または有機コーティングで被覆した、炭素鋼またはステンレス鋼のいずれかの鋼である。

ここで、例示に限定されることなく実施例で本発明を説明する。

ｋ＝１６で（ｋ＋１）個のロール、すなわち１７個のロールを含み、直径５７ｍｍおよび一定の心間距離Ｅ_ｋが３０ｍｍ（ＢＲＯＮＸ式レベラー）であり、したがって、一定の半径／心間距離比Ｒ／Ｅ_ｋが０．９５である、レベラーＸと表記する従来のレベラーを修正して、本発明による様々なレベラーを得た。すなわち、
レベラーＡ：ｋが１から４のとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝０．９５、およびｋが５から１６のとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝０．８０、
レベラーＢ：ｋが１から４のとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝０．９５、ｋ＝５のとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝０．８６５、およびｋが６から１６のとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝０．８０、
レベラーＣ：ｋが１から４のとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝０．９５、ｋ＝５のとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝０．９０およびＲ／Ｅ_ｋ＋１＝０．８５、およびｋが７から１６のとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝０．８０。

次いで、厚さ２ｍｍ、幅１０００ｍｍの鋼ストリップを塑性変形の程度６０％または８０％のいずれかを与えて、これらのレベラーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｘの各々の間を走間させた。対象の鋼はＴＨＲ１０００タイプであり、その降伏強さＲ_ｐ０．２は９００ＭＰａであった。

図２および図３は、塑性変形度が６０％のとき（図２）、および塑性変形度が８０％のとき（図３）、平坦化された鋼ストリップの残留カールをレベラーの出口クランプの関数として計算した曲線を示す。

様々なレベラーは以下の記号で識別される。

最終的に、各レベラーについておよび各塑性変形の程度について、レベラーの入り口の力、レベラーの出口の力、全体の力、およびレベラーのモーメントを測定した。従来のレベラーＸに比較して本発明による各レベラーＡ、Ｂ、Ｃの各々で得られた低減を計算し、全ての結果を表１および表２に示す。

これらの２つの結果の表から、レベラーＡは塑性変形の大きさにかかわらず力とモーメントを最も大きく低減させるレベラーであることが明らかである。しかし、図２および図３から見ることができるように、特に塑性変形が６０％のとき、動作点の数は１であるが、レベラーＣの場合９であるので、完全にカールのない金属ストリップを得るためにはこのレベラーは必ずしも最も信頼性があるとはいえない。

本発明による無張力多段ロールレベラーの断面を示す概要図である。 塑性変形の程度が６０％のとき、平坦化された金属ストリップの残留カールをレベラーの出口クランプの関数として計算した曲線を示す図である。 塑性変形の程度が８０％のとき、平坦化された金属ストリップの残留カールをレベラーの出口クランプの関数として計算した曲線を示す図である。

Claims (9)

1. 金属ストリップ（５）を平坦化するための無張力レベラー（１）であって、
   入り口と出口を有し、ｎ＋１個の電動ロール（４、４’）を含み、互いにオフセットしてストリップ（５）の経路の上下に交互に配置された、各々一定半径Ｒの少なくともｎ／２個のロール（４、４’）を支持する２個の重なり合うカセット（２、３）を含むタイプであり、一方のカセット（２、３）の各ロール（４、４’）の軸が他方のカセットの直後のロール（４、４’）の軸から心間距離Ｅ_ｋで離間され、
   ｋが２から４のとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝Ｒ／Ｅ_１であり、
   ｋがｎ−３からｎのとき、Ｒ／Ｅ_ｋ＝Ｒ／Ｅ_ｎおよびＲ／Ｅ_ｎ＜Ｒ／Ｅ_１であり、
   ｋが５からｎ−１のとき、Ｒ／Ｅ_ｎ≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦Ｒ／Ｅ_１、およびＲ／Ｅ_ｋ≦Ｒ／Ｅ_ｋ＋１であり、
   前記レベラー（１）が、心間距離Ｅ_ｋを調節する手段を任意に含む、無張力レベラー（１）。
2. ｎ≧８である、請求項１に記載のレベラー（１）。
3. 平坦化すべきストリップ（５）の厚さが０．５ｍｍから３ｍｍのとき、１４≦ｎ≦２２である、請求項１または２に記載のレベラー（１）。
4. ストリップ（５）の厚さが３ｍｍから１５ｍｍのとき、１０≦ｎ≦１６である、請求項１または２に記載のレベラー（１）。
5. ｋが１からｘのとき、０．９０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．９５であり、
   ｋがｘ＋１からｎのとき、０．７０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．８０である、請求項１から４のいずれか一項に記載のレベラー（１）。
6. ｋが１からｘのとき、０．９０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．９５であり、
   ５≦ｘ≦ｎ−４で心間距離Ｅ_ｘの１つが、０．８０≦Ｒ／Ｅ_ｘ≦０．９０であり、
   ｋがｘ＋１からｎのとき、０．７０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．８０である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のレベラー（１）。
7. ｋが１からｘのとき、０．９０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．９５であり、
   ５≦ｘ≦ｎ−４で心間距離Ｅ_ｘの１つが、０．８０≦Ｒ／Ｅ_ｘ≦０．９０、および０．７５≦Ｒ／Ｅ_ｘ＋１≦０．８５であり、
   ｋがｘ＋２からｎのとき、０．７０≦Ｒ／Ｅ_ｋ≦０．８０である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のレベラー（１）。
8. 塑性変形の程度が少なくとも６０％および最大９０％である、請求項１から７のいずれか一項に記載のレベラー（１）が用いられる、金属ストリップ（５）を平坦化する方法。
9. 金属ストリップ（５）が鋼ストリップである、請求項８に記載の平坦化方法。

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